| 数字正交锁相放大器的研制及其在甲烷检测中的应用 |
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| 引用本文： | 刘慧芳,李彬,何启欣,党敬民,于红艳,郑传涛,王一丁,潘教青.数字正交锁相放大器的研制及其在甲烷检测中的应用[J].光子学报,2016(4):18-23. |
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| 作者姓名： | 刘慧芳 李彬 何启欣 党敬民 于红艳 郑传涛 王一丁 潘教青 |
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| 作者单位： | 1. 吉林大学 电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,长春130012;2. 中国科学院半导体所 材料科学重点实验室,北京,100083 |
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| 基金项目： | 国家科技支撑计划项目(Nos.2013BAK06B04;国家自然科学基金项目(No.61307124);吉林省科技发展计划项目(Nos.20120707;长春市科技发展计划项目(Nos.11GH01;14KG022)资助，The National Key Technology R&D Program of China (Nos.2013BAK06B04 |
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| 摘 要： | 利用可调谐二极管激光吸收光谱技术检测气体浓度时,为了从红外传感信号中提取一次及二次谐波信号来表征气体浓度,研发了一种基于数字信号处理器的数字正交锁相放大器.介绍正交锁相放大原理,设计谐波提取算法,给出数字正交锁相放大器的软硬件实现方案.利用配备的浓度为1%~5%的甲烷样品以及研制的锁相放大器,开展气体实验.实验结果显示,当甲烷浓度为5%时,在二次谐波对应的频率点处,测得的系统信噪比为34dB,表明设计的锁相放大器具有较好的性能;测得的二次与一次谐波信号峰峰值的比值与气体浓度成线性关系;考虑动态配气以及气体沿管道传输的时间,检测系统的响应时间约为96~98s;气体浓度为20 000ppm时,测试浓度波动范围为-92ppm~+118ppm;根据Allan方差预测的系统检测下限为29.52ppm.与模拟锁相放大器以及商用锁相放大器相比,本文研制的数字正交锁相放大器硬件结构简单、体积小、成本低、易于集成,在红外气体检测领域具有很好的应用前景.
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| 关 键 词： | 光电子学 红外光谱学 气体检测仪 红外吸收 数字锁相放大器 谐波分析 数字信号处理器 |
Development of a Digital Orthogonal Lock-in Amplifier and Its Application in Methane Detection |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Optoelectronics Infrared spectroscopy Gas detectors Infrared absorption Digital lock-in amplifier Harmonic analysis Digital signal processors |
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